JP4496862B2 - 減圧乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板上にパターンを形成する際の技術に関するものであり、特に、フォトリソグラフィー法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、減圧乾燥による膜厚の不均一性、及び微小欠陥を発生させることのない減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法に関する。

図８は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図９は、図８に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。図８、及び図９に示すように、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタは、基板（５０）上にブラックマトリックス（５２）、及び着色画素（５１）が形成されたものである。

ブラックマトリックス（５２）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（５１）は、例えば、赤色、緑色、青色の色再現フィルタの機能を有するものである。
ブラックマトリックス（５２）は、カラーフィルタの着色画素（５１）の位置、大きさを
均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。

これらブラックマトリックス（５２）及び着色画素（５１）は、フォトリソグラフィー法により形成されることが多く、ブラックマトリックス（５２）は、ガラス基板（５０）上にクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行いブラックマトリックスとして形成されたものである。或いは、このブラックマトリックス（５２）は、黒色の色素を含有させたフォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により形成されたものでる。

また、着色画素（５１）は、ブラックマトリックスが形成された基板上に、例えば、色素を含有させたネガ型のフォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により着色画素として形成されものである。

これらブラックマトリックス（５２）や着色画素（５１）をフォトリソグラフィー法によりパターンとして形成する際には、例えば、先ず基板に対して必要に応じた洗浄処理を施し、続いて塗布装置によるフォトレジストの塗布、加熱処理ユニットによるプリベーク処理、露光装置によるパターン露光、現像処理ユニットによる現像処理、加熱処理ユニットによるポストベーク処理が順次に施され、基板に所定のパターンを形成する。

上記フォトレジストの塗布直後は、フォトレジストの塗膜は乾燥していないために流動性があり、次工程へ基板を搬送した場合には、搬送中に塗膜の膜厚が変化し易く膜厚にムラを発生させることがある。
また、次工程への基板の搬送中に浮遊しているパーティクルなどが付着し易く不良品を発生させることがある。

また、上記プリベーク処理においては、フォトレジストの塗膜の乾燥が不十分な状態から急峻に加熱処理をした場合には、基板を固定する固定ピンや基板を昇降させる昇降ピンと、基板との接触跡が現像処理後の基板に現れることがある。この現象は、昇降ピン等と接触した部分と接触しない部分とで基板の熱履歴が異なることが原因となっている。

このような、塗膜の膜厚の変化を防止し、パーティクルなどの付着を防止し、また、昇降ピン等の接触跡を防止するために、塗布直後の塗膜に対し減圧乾燥処理が行われる。減圧乾燥処理は、塗膜中の溶剤を半ば蒸発、沸騰させる、言わば、予備的な乾燥処理である。

図１は、減圧乾燥処理に用いられる減圧乾燥装置の一例の概略を示す平面図である。また、図２は、図１のＸ−Ｘ’線における断面図である。
図１及び図２に示すように、一例として示すこの減圧乾燥装置は、下部筐体（２Ａ）、上部筐体（２Ｂ）、定盤（３）、天板（４）で構成されている。下部筐体（２Ａ）に上部筐体（２Ｂ）を冠着することにより内部は密閉されたチャンバーとなる。上部筐体（２Ｂ）の上面部には排気口（５）が複数個設けられている。

排気口（５）には排気ホース（６）が接続されており、排気ホース（６）は排気装置（図示せず）に連なっている。排気装置の作動によって密閉されたチャンバー内の空気が排気されチャンバー内が減圧されるようになっている。
定盤（３）への基板（１）の載置、及び取り出しの際には、白太矢印で示すように、上部
筐体（２Ｂ）はその都度に昇降する。天板（４）及び排気ホース（６）は上部筐体（２Ｂ）と一体的に上下に昇降するようになっている。

天板（４）は、基板（１）と略同一の大きさを有する矩形の平板である。天板（４）は、排気を整流化するために設けられたものである。天板（４）を設けない場合には、排気口（５）の直下の乾燥が速まり基板（１）上の塗膜の膜厚は、局所的に変化したものとなる。
図２は、フォトレジストが塗布された直後の基板（１）が定盤（３）上に載置され、排気が行われている状態を示したものである。矢印は排気の流線を表しており、この排気によって塗膜中の溶剤が半ば蒸発、沸騰し、予備的な乾燥が施される。

しかしながら、このような減圧乾燥装置を用いた減圧乾燥処理においては、基板の中央部の排気流速は、周縁部に比較して低いために残留する溶剤は多くなる傾向にある。この傾向は、基板のサイズが大きくなるに従い、例えば、１５００ｍｍ×１８００ｍｍといった大サイズになるに従い著しく、残留する溶剤は顕在化した問題となってくる。すなわち、残留する溶剤が多い部分の膜厚は低くなり、基板面内における残留溶剤に起因した膜厚の不均一性が問題となってくる。
一方、基板の周縁部の排気流速は高いために、塗膜の表面には溶剤の急速な蒸発、沸騰によって、微小欠陥と称するピンホールが発生する。
特開２００１−２６９６０７号公報 特開平１０−２３３５９９号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、基板上にフォトリソグラフィー法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、基板面内における残留溶剤に起因した膜厚の不均一性を解消し、また、塗膜の表面に微小欠陥を発生させることのない減圧乾燥装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、基板上にフォトリソグラフィー法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、減圧乾燥装置の上部筐体の上面部には排気口が複数個設けられ、減圧乾燥装置内部の基板を載置する定盤の上方に設けられた天板が、開口部を有する天板であり、該開口部が複数個の排気口の直下位置を避けた天板の中央部に複数個設けられていることを特徴とする減圧乾燥装置である。

また、本発明は、上記発明による減圧乾燥装置において、前記開口部が天板の中央部から周縁部に向かう方向にも排気口の直下位置を避けて設けられていることを特徴とする減圧乾燥装置である。

本発明は、減圧乾燥装置の上部筐体の上面部には排気口が複数個設けられ、減圧乾燥装置内部の基板を載置する定盤の上方に設けられた天板が、開口部を有する天板であり、該開口部が複数個の排気口の直下位置を避けた天板の中央部に複数個設けられているので、基板面内における残留溶剤に起因した膜厚の不均一性を解消し、また、塗膜の表面に微小欠陥を発生させることのない減圧乾燥装置となる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図３は、減圧乾燥装置の参考例の概略を示す平面図である。また、図４は、図３のＸ−Ｘ’線における断面図である。
図３及び図４に示すように、一実施例として示すこの減圧乾燥装置は、下部筐体（２Ａ）
、上部筐体（２Ｂ）、定盤（３）、天板（１４）で構成されている。下部筐体（２Ａ）に上部筐体（２Ｂ）を冠着することにより内部は密閉されたチャンバーとなる。上部筐体（２Ｂ）の上面部には排気口（５）が複数個設けられている。

排気口（５）には排気ホース（６）が接続されており、排気ホース（６）は排気装置（図示せず）に連なっている。排気装置の作動によって密閉されたチャンバー内の空気が排気されチャンバー内が減圧されるようになっている。
定盤（３）への基板（１）の載置、及び取り出しの際には、白太矢印で示すように、下部筐体（２Ａ）はその都度に昇降する。天板（１４）及び排気ホース（６）は上部筐体（２Ｂ）と一体的に固定されている。

本発明における天板（１４）は、開口部（７）を有する天板である。図５（ａ）は、上記開口部を有する天板（１４）の平面図である。図５（ａ）に示すように、開口部（７）は天板の中央部に複数個設けられている。
開口部を有する天板（１４）を、基板を載置する定盤（３）上方に設けることにより、図４に矢印で排気の流線を示すように、排気は基板（１）の周縁部からだけでなく、基板（１）の中央部からも排気され、中央部の排気流速は高くなる。これにより基板上に形成された塗膜の中央部における残留溶剤は減少し、基板面内にて略均一なものとなる。
従って、基板面内における残留溶剤に起因した膜厚の不均一性は改善される。

また、基板（１）の中央部からも排気されるので、基板の周縁部の排気流速は低くなる。従って、塗膜の表面における溶剤の急速な蒸発、沸騰はなくなり、微小欠陥の発生は抑制される。
尚、図５（ａ）において、点線は天板上方の排気口（５）の位置を表している。

また、基板面内における残留溶剤に起因した膜厚の不均一性の度合い、及び周縁部における溶剤の蒸発、沸騰に起因した微小欠陥の発生の度合いは、例えば、パターン形成に使用するフォトレジストの組成、或いは塗膜の厚さ等によって異なったものとなっている。従って、フォトレジストの組成、或いは塗膜の厚さ等に適合した、開口部の配置が施された天板を用いることが好ましい。

例えば、図５（ａ）に示す開口部を有する天板（１４）を設けた減圧乾燥装置において、或る組成のフォトレジストを用いた際に、基板の周縁部において残留溶剤に起因した膜厚の不均一性がみられ、また、中央部において微小欠陥の発生がみられた場合、上記或る組成のフォトレジストに対しては、上記開口部を有する天板（１４）は中央部の排気流速は過剰であることであり、中央部の排気流速と周縁部の排気流速の差を縮小させる補正が必要となる。

このような際には、図５（ｂ）に示す開口部を有する天板（２４）を用いることが好ましい。図５（ｂ）に示すように、開口部を有する天板（２４）においては、開口部（７）は天板の中央部だけでなく、周縁部の方向にも排気口（５）の直下を避けて設けられている。
これにより、中央部の排気流速と周縁部の排気流速の差は縮小され、上記或る組成のフォトレジストに対して好適な開口部を有する天板となる。

また、図５（ｃ）に示す開口部を有する天板（３４）は、開口部を有する天板の別な例の平面図であるが、図５（ｂ）に示す開口部を有する天板（２４）と同様な効果をもたらす天板である。開口部を有する天板（３４）は、開口部を有する天板（２４）に比較して、基板の周縁部における微小欠陥の発生を更に抑制することを狙った天板の例である。

尚、従来の減圧乾燥装置を使用した場合の基板面内の膜厚のバラツキを１００とすると、本発明による減圧乾燥装置を使用することにより、基板面内の膜厚のバラツキは約８０にまで改善された結果が得られている。

また、本発明においては開口部（７）の形状は特に限定されないが、開口部の形状は円形又は多角形であることが好ましい。また、円形の直径又は多角形の一辺が、１ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
また、開口部の個数は１個〜２０×１０3 個／ｍ2 であること、また、開口部の開口率が、０．１％〜５０％であることが好ましい。
また、本発明による減圧乾燥装置は、液晶表示装置用カラーフィルタのブラックマトリックスや着色画素のように、パターンの膜厚が厚いパターン形成において本発明による減圧乾燥装置による効果が顕著に現れてくる。

減圧乾燥処理に用いられる減圧乾燥装置の一例の概略を示す平面図である。 図１のＸ−Ｘ’線における断面図である。 本発明による減圧乾燥装置の一実施例の概略を示す平面図である。 図３のＸ−Ｘ’線における断面図である。 （ａ）は、開口部を有する天板の平面図である。（ｂ）は、開口部を有する天板の他の第一例の平面図である。（ｃ）は、開口部を有する天板の他の第二例の平面図である。 参考となる減圧乾燥装置の断面図である。 参考となる減圧乾燥装置の断面図である。 液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。 図８に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。

１、５０・・・基板
２Ａ、１２Ａ・・・下部筐体
２Ｂ、１２Ｂ・・・上部筐体
３・・・定盤
４・・・天板
５・・・排気口
６・・・排気ホース
７・・・開口部
１４、２４、３４・・・本発明における開口部を有する天板
１５・・・第一排気口
１６・・・第一排気ホース
１８・・・第一開閉弁
２０・・・第一排気系
２５・・・第二排気口
２６・・・第二排気ホース
２８・・・第二開閉弁
３０・・・第二排気系
４４・・・本発明における開口部を有しない天板
５１・・・着色画素
５２・・・ブラックマトリックス

Claims (2)

1. 基板上にフォトリソグラフィー法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、減圧乾燥装置の上部筐体の上面部には排気口が複数個設けられ、減圧乾燥装置内部の基板を載置する定盤の上方に設けられた天板が、開口部を有する天板であり、該開口部が複数個の排気口の直下位置を避けた天板の中央部に複数個設けられていることを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 前記開口部が天板の中央部から周縁部に向かう方向にも排気口の直下位置を避けて設けられていることを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。

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